Тести та шпаргалки

Індуктивні датчики


Індуктивні датчикиІндуктивні датчикиІндуктивні датчикиІндуктивні датчикиІндуктивні датчикиІндуктивні датчикиІндуктивні датчикиІндуктивні датчикиСеред розмаїття безконтактних датчиків, завдяки своїй невибагливості до зовнішніх умов, простоті виготовлення і довговічності, найбільш привабливими є індукційні (або генераторні) датчики.

На їх основі створювалися різні пристрої — від найпростіших, що реєструють лінійні переміщення, до складних, наприклад, системи запалювання з цифровим керуванням, системи впорскування палива, системи управління антиблокувальними гальмами та ін.

Зупинимося на процесі, що відбувається в датчику генератора. У найпростішому випадку датчик складається з котушки з обмоткою, сердечника з м’якого заліза і магніту. Ці три компоненти складають статор датчика. Ротор взаємодіє зі статором у вигляді зубчастого диска або зубчастої рейки з кількістю зубів, що визначається умовами використання датчика (рис. 1).

Рис.1

При обертанні ротора в обмотці статора виникає змінна напруга. Коли один із зубців ротора наближається до обмотки, напруга в ньому швидко зростає і, коли воно збігається з середньою лінією обмотки, досягає максимуму, потім, коли зуб видаляється, швидко змінює знак і зростає в протилежний напрямок до максимуму. На наведеному графіку (рис. 2) чітко видно крутизну зміни напруги, тому перехід між двома максимумами можна використовувати для керування електронними системами.

Малюнок 2

Величина напруги, що створюється датчиком, залежить від швидкості обертання ротора, кількості витків котушки і величини магнітного потоку, створюваного постійним магнітом. Оскільки останні два значення постійні, величина індукованої напруги досягає максимуму на максимальній швидкості. При проектуванні особливу увагу слід звернути на посилення імпульсів при низькій частоті повторення.

Область застосування таких датчиків велика, зупинимося на деяких прикладах.

Датчик повороту або удару (рис. 3). Невеликий шматочок магнітно-м’якого заліза закріплений на спіральній пружині з тонкого дроту; при розгойдуванні або штовханні він взаємодіє зі статором датчика, який виробляє серію аперіодичних імпульсів.

Малюнок 3

Ротометр (тахометр). У датчику частоти обертання колінчастого валу двигуна (рис. 4) статор датчика встановлений на картері маховика або на пробці оглядового люка — в безпосередній близькості від зубчастої шестерні маховика. Прилад забезпечує найбільш точне визначення швидкості без вторгнення в ланцюги системи запалювання.

Рис.4

Спідометр. Для вимірювання швидкості транспортного засобу на вихідному валу коробки передач або на блоці коробки передач замість гнучкого валу встановлюється зубчастий ротор. Система дозволяє відмовитися від дорогого тахометра або механічно ненадійного гнучкого вала (рис. 5).

Рис.5

Одометр. Шлях транспортного засобу вимірюють за допомогою зубчастого диска, встановленого на непривідному колесі (рис. 6). Подібні датчики також використовуються в системі автоматичного гальмування (ABS — AntiBlockSystem), яка запобігає блокуванню та заносу коліс автомобіля.

Рис.6

Склоочисник. Сектор передач закріплений на коробці передач. Зчитуються імпульси дозволяють плавно регулювати частоту ходу кистей залежно від погодних умов.

Система запалювання. Датчик генератора (рис. 1) є основою системи запалювання BOSH.

Цифрова система запалювання «Імпульс-Технік» доктора Хартіга використовує зубчасту шестерню маховика двигуна з додатковим зубом для створення опорного сигналу (рис. 7). Ця система дозволяє дуже точно контролювати момент запалювання.

Рис.7

Якщо повернутися до конструкції індуктивного датчика, то слід зазначити, що якщо параметри середовища, що вимірюється, впливають на частоту обертання ротора, то виникає питання про гальмівний момент, який чинить магнітне поле постійного магніту. У цьому випадку вживаються заходи щодо збільшення пускового моменту (збільшення площі крильчатки). Якщо за умовами експлуатації не потрібно контролювати малу швидкість обертання, сердечник можна зробити з магнітотвердого матеріалу без додаткового магніту, а за рахунок залишкового магнетизму можна отримати достатнє значення сигналу.

Як приклад можна навести параметри датчиків, які знайшли застосування в різних пристроях.

Наприклад, сердечник датчика виготовлений зі сталі (Ст1, Ст2, Ст3) 03…8 мм (рис. 1). Щічки котушки 012…20 мм притиснуті до сердечника на відстані 10…15 мм один від одного. Сердечник під обмоткою ізольований фторопластовою плівкою. Котушка намотується навалом, поки не заповниться простір між щічками. Дріт — ПЕВ-1 00,06 … 0,1 мм. Кількість витків приблизно 2500 … 4000.

Довжина сердечника коливається від 12 до 35 мм. З одного боку сердечника є платформа для кріплення анізотропного магніту. Зручними виявилися магніти від язичкових клавіатур. Вільний кінець сердечника витягується з корпусу. Корпус датчика виготовлений з немагнітного матеріалу. Якщо вимагають умови застосування, датчик заповнюють компаундом.

Ротор, якщо його потрібно спеціально зробити, виготовляється з магнітно-м’якого матеріалу. Кількість зубів визначається з умов експлуатації. Зазор між статором і ротором повинен бути якомога меншим.

Сигнал від датчика надходить на вхід простої електронної схеми (рис. 8), яка підсилює і формує сигнал для подальшого використання в аналоговому або цифровому вигляді.

Рис.8

Слід згадати ще одну особливість таких датчиків. Вони можуть зчитувати не тільки сигнал від спеціального ротора, це можуть бути зуби шестерні або навіть кріпильні болти на деталі, що обертається.

Література:

1. Булочка Б. Електроніка на машині. — М.: Транспорт, 1979.

2. Цифрові та аналогові мікросхеми. Довідник. — М.: РіС, 1989.

3. 750 електронних практичних схем. Збірник, 1987.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *